项目技术报告BA龙门刨床电气控制系统.doc

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1、B2010A龙门刨床电气控制系统B2010A Planing Machine Electrical Control System 主 编： 团 队： 课程名称：B2010A龙门刨床电气控制系统提交日期：2009年11月28日指导老师： 概 要B2010A系列龙门刨床是上世纪五十年代的产品，其调速系统采用旋转变流机组供电的 FD系统。该系统需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机，还要一台励磁发电机，故存在设备多、体积大、费用高、效率低、安装须打地基、运行有噪声、维护不方便等缺点，但是系统的可逆运行很容易实现，且无论在正转还是反转减速时都能够实现回馈制动，因此在当时曾广泛地使

2、用着，至今在尚未进行设备更新的地方仍使用着这种系统。我从网上了解到，B2010A系列龙门刨床被誉为电气控制与电机调速之经典之作！目 录前言.5第一章 龙门刨床的简介.61.1 龙门刨床的发展历史. .61.2 B2010A系列龙门刨床的特点. .7第二章 B2010A龙门刨床工况概述 .82.1龙门刨床对电力拖动的技术要求.8第三章 B2010A龙门刨床详细原理与操作.9 3.1 B2010A龙门刨床的电气控制原理.93.2机组启动.123.3步进或步退.133.4循环前进或后退.153.5减速和换向.163.6 速度调节及制动.19第四章 工作台拖动系统.234.1拖动控制的发展状况.234

3、.2工作台拖动系统的保护.244.3龙门刨床拖动系统的演变.25第五章 变频器运用在B2010A龙门刨床. .265.1 选型.265.2. 控制原理.28第六章 EMERSON变频器的特性应用.306.1、注意变频器与电机的自调谐过程.306.2、避免爬行.306.4、使电机获得更好的起动性能.306.3、换向运行的快速响应.30第七章 常见故障及检修流程.31结论.35致谢.36参考文献.37 前 言本实训项目通过电动机调速系统总体方案设计、选择具有电机调速的典型代表B2010A系列龙门刨床、绘制B2010A系列龙门刨床电路原理图、B2010A系列龙门刨床各个设备的原理、以及刨床电机的调速

4、原理、B2010A系列龙门刨床设备的维护与维修、安装、刨床现代的调速方式、以及与现代调速的对比。另外还增加了EMERSON变频器应用在B2010A龙门刨床，EMERSON变频器的特性应用龙门刨床交流电动机具有结构简单、价格便宜、维护方便、运行可靠、单机容量大等优点，但直流电动机则具有较好的起动性能和调速性能，因此，直流拖动在对起动、制动、正反转、调速等有较高要求的场合应用都很广泛。尽管直流电动机也存在着结构复杂、价格较贵、维修方便、安装受到一定的限制等缺点，但随着现代调速控制理论和电力电子技术的飞速发展，使直流拖动在现在的电气自动化中也占据了很重要的地位。本报告正是以实训项目为载体，对实训项目

5、中用到的软硬件主要技术、主要设备特性进行阐述。第一章 龙门刨床的简介1.1 龙门刨床的发展历史 具有门式框架和卧式长床身的刨床。龙门刨床主要用于刨削大型工件，也可在工作台上装夹多个零件同时加工，是工业的母机。龙门刨床的工作台带着工件通过门式框架作直线往复运动，空行程速度大于工作行程速度。横梁上一般装有两个垂直刀架，刀架滑座可在垂直面内回转一个角度，并可沿横梁作横向进给运动 刨刀可在刀架上作垂直或斜向进给运动；横梁可在两立柱上作上下调整。一般在两个立柱上还安装可沿立柱上下移动的侧刀架,以扩大加工范围工作台回程时能机动抬刀，以免划伤工件表面。 机床工作台的驱动可用发电机电动机组或用可控硅直流调速方

6、式,调速范围较大,在低速时也能获得较大的驱动力。有的龙门刨床还附有铣头和磨头，变型为龙门刨铣床和龙门刨铣磨床，工作台既可作快速的主运动，也可作慢速的进给运动，主要用于重型工件在一次安装中进行刨削、铣削和磨削平面等加工。 中国第一台龙门刨床于1953年4月在济南第二机床厂问世。12 B2010A系列龙门刨床的特点 该系统需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机，还要一台励磁发电机，故存在设备多、体积大、费用高、效率低、安装须打地基、运行有噪声、维护不方便等缺点，但是系统的可逆运行很容易实现，且无论在正转还是反转减速时都能够实现回馈制动龙门刨床是机械化自动化程度很高的大型机床。

7、龙门刨床的动力及控制回路比较复杂，尤其是刨床工作台主拖动系统完全依靠电气自动化控制来执行的。B2010A龙门刨床的主拖动采用最初50年代的A-G-M调速系统，即电机扩大机-直流发电机-直流电动机组系统。图一所示。采用机械速比2:1和电气调速范围为10:1的机电联合调速系统。第二章 B2010A龙门刨床工况概述 2.1 龙门刨床对电力拖动的技术要求龙门刨床是频繁往复运动的生产机械，它的工作方式为循环方式。前进行程是切削行程；后退行程是不作切削的，只让工作台驶回为下一步切削作准备。运动示意图如图二所示。实际工作中为了提高劳动生产效率，轻载后退的速度要大于前进切削速度。由于不同的金属材料和不同的加工

8、工艺，必须要求控制系统具备：工作台主拖动具有比较宽的调速范围和较硬的机械特性；工作台前进切削和后退的过程中运行平稳，不振荡，速度能单独地作无级调整，无须停车；运行方向的改变要迅速、平滑、冲击力小、动作反应快；在低速范围内切削力基本保持恒定状态，静差度小于3%；前进与后退行程的末尾工作台自动减速，反向准确；传动效率高，耗电量小； 控制系统简单，可靠安全，易于维修保养；第三章 B2010A龙门刨床详细原理与操作3.1 B2010A龙门刨床的电气控制原理B2010A龙门刨床的电气控制原理如图 1所示。整个电气控制系统由三相 380V50Hz的交流电源供电。工作台由直流电机 D拖动；油泵、冷却风机、电

9、机放大机的原动机、直流发电机的原动机，分别由单独的三相交流异步电动机 RB、FB、B、A拖动。其中交流异步电动机 A由 Y起动。 工作台拖动电动机 D的速度，是通过电压负反馈，电流正反馈和电流截止负反馈的高电阻电桥系统来改变发电机的端电压，达到速度调节的。电机扩大机控制绕组采用磁差接法，分别将给定电压、电压负反馈、电流截止负反馈与电流正反馈接到扩大机单独的控制绕组 0III与 0II上。 全部控制电器装在三处，控制柜、悬挂操纵箱和机床上。操纵者使用操纵箱进行操作。工作台自动循环时，由安装在机床床身右侧的行程开关 Q-JS 1、Q-HX 1和Q-HX 2或 H-JS 1、H-HX 1和H-HX

10、2进行控制。极限开关 1HXC和2HXC也安装在机床床身右侧。1HXC的接点在工作台前进超过极限位置时断开，2HXC的接点在工作台后退超过极限位置时断开。 整个电气线路可分为交流主回路-图 1左上部分、交流控制回路-图 1右半部分和直流主回路图 1左中间部分、直流控制回路-图 1左下部分四部分。其中交流控制回路的电源由两相 380V交流电通过熔断器2RL，供给机组的 Y起动控制和控制变压器 BK降压至127V。工作台的步进或步退、前进或后退、自动循环，以及润滑泵的控制电源由交流 127V通过熔断器 3RL提供。直流控制回路的电源是直流220V，由原动机交流异步电动机 A拖动励磁机 L整流通过熔

11、断器 1RL输出。用于控制发电机的输出端电压。（注：图一中继电器 JI的触点240-200应为常闭触点）下图 图一3.2机组启动启动前，机组和控制系统应处于就绪状态，即图 1中自动空气开关 UZ、1UZ、2UZ都在合闸位置，所有接触器或中间继电器均在释释放状态。交流电源指示灯 2e发亮，所有电机的靠背轮都可用手转动，此时就可以开机。（“101”内为线号；“”表示线圈吸合或触点闭合，“”则相反下同。）按下悬挂操纵箱上的“起动”按钮 2A 接触器 C-A吸合，时间继电器 JS-A吸合，接触器 Y吸合 Y起动。随着电机 A的旋转，励磁机 L就有直流 220V输出，使直流时间继电器 JS-吸合，其常闭

12、延时释放触点723-725闭合；当时间继电器 JS-A的常开延时触点 705-723闭合，接触器 C-B吸合。其常闭触点 717-719 断开，Y接触器释放；常闭触点 H1-D-51断开，直流时间继电器 JS-释放；常开触点 717 -721闭合，接触器吸合。时间继电器 JS-A延时常闭触点 705-717 断开；继电器 JS-常闭延时触点 705-717闭合。完成主拖动电机的Y-转换，机组启动完毕。 机组起动过程中各相关接触（继电）器或触点的动作过程如图 2所示。JS-A的延时调节在34s，JS-的延时为 1s以下。一般使电动机 A在 Y联结起动至稳定转速后，立即断开 Y联结，留出接触器转接

13、时间，即刻转成联结运转，这时JS-A、 JS-的延时时间认为是调节得合适的。机组起动结束后相关接触（继电）器的状态如下：C-A、JS-A、C-B吸合，Y、JS-释放。注意：继电器 JS-不吸合，主拖动电机不能从 Y转换到。 图二3.3步进或步退机组启动完毕后且工作台不在换向位置，即在 Q-HX 1、2或H-HX 1、2没有动作的情况下，方可进行步进或步退操作。以“步进”为例，下面分别对交流控制回路和直流控制回路作分析。交流控制回路 要使工作台步进，则按住悬挂操纵箱上的“步进”按钮 8A，触点111 113闭合。电源通过 101 103 105 107 109 111 113 115，加到“工作

14、台前进”中间继电器 Q的线圈上，使中间继电器 Q吸合。其他中间继电器H、1Q、1H、J、JI处在释放状态。 松开“步进”按钮 8A，则触点111-113断开，中间继电器 Q释放。直流控制回路 工作台步进时，中间继电器 Q吸合，常开触点1-3闭合 继电器JS吸合。JS的常闭触点 280- O2和270-S1-K断开，制动回路断开。但中间继电器H、1Q、1H、J、JI处在释放状态，此时直流控制回路的等效电路如图 3（a）所示。为清楚起见再进一步将给定电压 U I1和发电机反馈取样电压 U F作等效，更简化的电路见图3（b）所示。图中 R F、RI分别是2R、1R的等效电阻，其值固定，只有可变电阻器

15、 5RT可以改变其阻值。因此当 U I和UF稳定时调节 5RT阻值的大小，便可改变回路中的电流，即流过放大机控制绕组 O 1-O2的电流iw，从而改变行进的速度。因此工作台以给定电压 U I低速向前移动。图3（a） 图3（b）中间继电器 Q释放，则工作台停止。 若工作台步退时，则按住悬挂操纵箱上的“步退”按钮 12A，此时不是中间继电器 Q吸合，而是中间继电器 H吸合。其他与上面步进类似，这里不再重复。 步进（退）时有关接触（继电）器的状态如下：Q（H）、JS吸合。 注意：改变可变电阻器 5RT或6RT的阻值，便可改变“步进”或“步退”的速度。 3.4循环前进或后退如前所说，机组启动完毕后且工

16、作台不在换向位置，既 Q-HX 1、2或H-HX 1、2没有动作的情况下，方可进行循环前进或后退操作。交流控制回路 要使工作台前进，则按住悬挂操纵箱上的“前进”按钮 9A，触点111 131闭合。电源通过 101 103 105 107 109 111 131 133 135 137 139 ，加到“工作台自动工作与调整移动连锁”中间继电器JI的线圈上，使中间继电器 JI吸合。中间继电器 JI的触点 111 113闭合，使中间继电器 Q也吸合。中间继电器 JI的触点 107 129闭合，起自保作用。工作台快速向前移动。由此可见工作台在自动循环工作状态下，中间继电器 JI和 Q或H（后退）应同时

17、吸合。直流控制回路 工作台在前进过程中，中间继电器JI和Q吸合。其余中间继电器H、1Q、1H、J处在释放状态，此时直流控制回路的等效电路如图 4（a）所示。同样再进一步将给定电压 U O2和发电机反馈取样电压 U F2作等效，更简化的电路见图 4（b）所示。图中 R F2、RO2也分别是 2R、1R的等效电阻，其值固定，而调速器 R-Q和可变电阻器 1RT可以改变其阻值。调节调速器 R-Q可改变 U O2和RO2或改变可变电阻器 1RT的阻值，都能改变回路中的电流，即流过放大机 K控制绕组 O 1-O2的电流，从而调节工作台行进的速度。 图 4（a） 图4（b）工作台后退时，则按住悬挂操纵箱上

18、的“后退”按钮 11A，此时不是中间继电器 Q吸合，而是中间继电器 H吸合。即中间继电器 JI和 H同时吸合。其他与上面前进类似，这里不再重复。 循环前进（后退）有关接触（继电）器的状态如下：JI、Q（H）、JS吸合。 注意：调节调速器 R-Q或 R-H位置，便可改变“前进”或“后退”的速度。 3.5减速和换向为了实现工作台的平稳换向，工作台在换向前都先进行减速，降速后才换向。减速和换向的过程是通过安装在工作台底侧面的挡铁拨动安装在机床床身右侧的行程开关来实现的。每端各有两个Q-JS、Q-HX或H-JS、H-HX。4交流控制回路 假定工作台在前进状态，当挡铁拨动“前进减速”行程开关Q-JS，其

19、常开触点Q-JS 1（129-159）闭合，中间继电器 J吸合。 工作台减速前进。当挡铁拨动“前进换向”行程开关Q-HX，其常闭触点 Q-HX1（107-109）断开，“工作台前进”中间继电器 Q释放，“工作台后退”中间继电器 H吸合。其常开触点 Q-HX 2（129-155）闭合，“前进换向” 中间继电器 1H吸合。工作台开始换向。 直流控制回路 中间继电器 J吸合后，其常闭触点223-225断开，常开触点225-237闭合。加上行程开关 Q-JS的常闭触点 Q-JS 2（210-212）断开。工作台随即进入低速移动。此时直流控制回路的等效电路如图 5（a）所示。这时工作台移动的速度给定电压

20、由 R-Q的固定抽头231与1R中心的固定抽头210之间的电压 U O3决定。速度调节可通过调节 b-Q的位置，通过改变 b-Q的阻值来改变流过放大机 K控制绕组 O 1-O2的电流 i k3到达。 工作台继续以低速前进。当“工作台前进”中间继电器 Q释放，“工作台后退”中间继电器 H吸合。“前进换向” 中间继电器 1H吸合后。此时直流控制回路的等效电路如图5（b）所示。 图5（a） 图5（b） 注意：行程开关 Q-JS未恢复原来状态，Q-JS 1仍在闭合状态，即 J仍吸合；Q-JS 2仍在断开状态。 从图 5中可以明显看出，原来由 R-Q的固定抽头231通过3RT提供电压的，现在变成由 R-

21、H的固定抽头232通过4RT来提供电压了。此时工作台虽然同样处在低速移动，但因流过放大机控制绕组O 1-O2的电流方向改变了，故工作台移动的方向变为后退了。若R-H的固定抽头232与1R 中心的固定抽头210之间的电压跟 R-Q的固定抽头231 与1R 中心的固定抽头210之间的电压数值相同，只是方向相反的话，那么工作台低速移动的速度相同，而方向相反。变前进为后退，到达换向的目的。随着工作台往回移，挡铁拨回“前进换向”行程开关Q-HX，以及“前进减速”行程开关Q-JS。工作台进入快速后退移动状态。前进换后退过程结束。工作台在后退状态下，减速和换向的过程与上述类似，只是直流控制回路的等效电路从图

22、 5（b）到图5（a），与上面正好相反，这里不再重复。 减速时有关接触（继电）器的状态如下：JI、Q（H）、JS、J吸合。 换向时有关接触（继电）器的状态如下：JI、H（Q）、JS、J、1H（1Q）吸合。3.6 速度调节及制动速度调节分两种情况：人为的手动调节和受外界影响的自动调节。通常是在工作台自动循环工作状态下。人为的手动调节以图 4为例，假如要求工作台移动速度加快（或变慢）。调节调速器 R-Q使 UI升高（降低），由于发电机输出的电压还没有变，即U F电压还没有变，所以回路中的电流就增大（减小）。即流过放大机 K控制绕组 O 1-O2的电流增大（减小），使放大机输出的电压也升高（降低），

23、发电机励磁电流随即增大（减少），发电机输出电压升高（降低），直流电动机 D的转速升高（降低），工作台移动速度加快（变慢）。因发电机输出电压升高（降低），使反馈采样得到的电压U F也升高（降低），使回路电流又逐渐减少，直到恢复至接近原来值。工作台在新的速度上稳定运行。 由图中可以看出，采样电压 U F的极性始终与给定电压 U I的极性相反，而电压 U F是通过发电机输出反馈回来的，所以系统具有电压负反馈功能。使发电机输出电压，即工作台的运动速度得到稳定有了可靠保证。 由上可知，工作台的运动速度由 R-Q和1RT或 R-H和 2RT的阻值决定。受外界影响的自动调节仍以图 4为例。一种情况是假如在负

24、载或其他因数的作用下，使直流电动机 D的速度降低，那么直流电动机 D反电势也降低，即 U F降低了。因而加在放大机 K控制绕组 O 1-O2两端的电压增大，这样一来放大机 K将增加发电机的输出电压直到直流电动机 D的转速恢复至接近原来值。 另一种情况是假如直流主回路中的电流增大，即图 6中的 ID增大，使得电压 UID也随之增大。引起流过放大机 K另一控制绕组 O 1-O2的电流增大。因该电流的方向与流过放大机 K控制绕组 O 1-O2的电流方向相同，使放大机电势升高，发电机电压保持不便，电动机 D转速不变。 由于流过控制绕组 O 1-O2的电流与流过控制绕组 O 1-O2的电流方向相同，这种

25、功能称为电流正反馈。 图 6 限流功能由于电流正反馈功能的存在，补偿了直流主回路因电机 D电流增大引起转速下降的不足，使电机 D的转速保持平稳。但是当电机 D旋转方向改变即换向时，因电机 D的反电势方向还没有改变，而发电机输出的电压极性改变了。此时直流主回路中就会产生很大的与 I D相反的电流 ID1，如图 5（b）所示。为了防止直流主回路中的电流超过所允许的整定电流，在线路中设有限流电路。当U ID U1R/2+Ub-Q+V2ZX时（忽略控制绕组0上的电压），二极管开始导通。控制绕组O流过相反的去磁电流 I U1R。也就是说 U ID被箝位在 U 1R/2+Ub-Q+V2ZX上。保证直流主回

26、路中的电流不超过所允许的数值。这就实现了系统的过电流保护。 从图5（b）中可以看出，由于 I U1R的方向与正常的激磁电流 I K4的方向相反，且随着电流 I D1的增大，电压 U ID被箝定在 U 1R/2+Ub-Q+V2ZX上。这种作用被称为电流负反馈截止功能。 停车制动控制系统为了防止工作台爬行或振荡，分别采取了两级不同的制动方式。时间继 电器 JS的延时触点1-203和2-204动作之前为一级停车制动，延时触点动作动作之后为二级停车制动。工作台运行中，按下停止按钮 10A，“工作台自动工作与调整移动联锁”继电器 JI、“工作台前进”或“工作台后退”继电器都释放时，直流时间继电器 JS也

27、释放。换向继电器 Q或 H和减速继电器 J也都释放。此时各继电器都在自然状态，而时间继电器 JS的延时触点 1-203和2-204还没有断开，其直流控制回路的等效电路如图 7（a）所示。图 7（a）图 7（b）从图中可以看出，由于电路的对称性，此时速度给定电压 UI=0V，而反馈电压 UF还是原来的数值，因此放大机控制绕组 0 III中流过一个很大的反向励磁电流 IUF，放大机反向励磁改变了放大机输出电压极性，从而使发电机反向励磁，发电机输出电压急剧下降。由于机械慣性，电动机的反电动势暂时不变，因此电动机的反电动势大于发电机电动势，主回路电流反向，电动机进行发电制动，使电动机转速迅速降低。为了

28、加强停车的稳定作用，在 8RT两端并联了一副 JI的常闭触点。改变电阻 5RT或 6RT的阻值，可以调节一级制动的强弱。阻值小，制动效果强。但必须保证这两个电阻阻值基本相同。时间继电器 JS的延时触点1-203和2-204动作即断开、 280-0III2和270-S1-K闭合后，进入二级停车制动的电路见图 7（b）。此时放大机和发电机的输出电压极性已改变。时间继电器 JS的延时触点280-0III2 闭合，流过 0 III绕组的电流继续对放大机反向励磁。由于触点 270-S1-K闭合，使流过放大机补偿绕组的电流被 7RT分流一部分，进一步削弱了放大机补偿能力，减少了对发电机的反向励磁，缓和了停

29、车制动。增大 7RT的阻值，可加强消磁，但会影响二级停车制动的强弱。 第四章 工作台拖动系统4.1拖动控制的发展状况现代拖动控制中，长期以来存在着交流控制和直流控制之争。由于近代理论与科技的发展,尤其是电力电子技术的发展,交流拖动系统将会在更多的场合取代直流拖动控制系统,但是成熟的直流拖动控制系统所运用地一些控制思想与有关控制技术在整个拖动系统中具有普遍意义。对于直流电机只要改变电机的电压或者励磁电流就等于可以实现电机的无级调速，且电动机的转矩容易控制，具有良好的动态性能，但是直流电动机也有其固有缺点：1结构复杂，重量大，价格高。2电刷容易磨损，维修不方便。3对环境要求高，不适合与易燃，易爆及

30、有腐蚀性气体的场合。这些都与现代控制系统要求的可靠性、可用性、可维修性相违背。所以直流电动机已经难以适应现代调速系统的要求了，必然要再出现一种新的调速方式来代替它。龙门刨、可逆轧钢机等生产机械在产品加工过程中要求有规律地不间断的改变电动机的转向。正转、反转、调速、制动等运行状态需要交流和直流配合来控制。根据异步电动机的转速公式：n=n0（1s）= 式中P电机极对数 f1供电电源频率S电机转差率可见，异步电动机有三种基本调速方法：（1） 极调速：改变定子绕组的极对数p；（2） 变频调速：改变供电电源的频率f1；（3） 变转差率调速：改变电动机的转差率s。因此,异步电动机有三种基本的调速方式,即改

31、变极对数,改变转差率和改变供电电源频率。在变转差率调速中又分为转子串电阻调速、串级调速、调压调速和电磁转差离合器调速四种类型。4.2工作台拖动系统的保护电路短路保护：自动空气开关 UZ、1UZ、2UZ，熔断器 1RL、2RL、3RL。电机过载保护：热继电器 JR-A、JR-B、JR-FB、JR-RB。润滑油压低：压力继电器 Je。直流主回路过电流保护：直流电流继电器JL-F。 工作台极限保护：限位开关1HXC、2HXC。 4.3龙门刨床拖动系统的演变 4.3.1原系统存在的主要缺陷我们知道龙门刨床这种A-G-M调速系统，它具有占地面积大、噪声污染严重、尤其交流电动机拖动发电机浪费电能很严重。从

32、工作情况来看，直流电动机的功率并没有得到充分利用，并且维护保养较困难。目前许多在使用该系统工作的厂家都在想办法解决以上问题。4.3.2演变从70年代至目前有极少部分采用晶闸管-直流电动机机组（V-M调速系统）。该系统低速时损耗大、功率因数低、对电网污染严重，而使用的还是直流电动机，维护保养困难的问题还是没有解决。4.3.3飞跃随着科技进步，在电力电子技术和微电子技术方面有了飞速发展，以及矢量控制技术的完善，使得变频调速技术日新月异，并且变频调速发展空间愈加宽广，涉及领域之多，其优越性为众所周知。为此广大科技工作者致力于交流变频调速技术的应用，龙门刨床的拖动方式在向变频调速的方向转移，国外已有很

33、多成功应用的实例。第五章 EMERSON变频器应用在B2010A龙门刨床上5.1 选型根据前述龙门刨床直流拖动系统工作要求，对于取代直流拖动并超越直流拖动的交流变频调速来说，选择高性能可靠矢量型的变频器尤其关键。通过查阅有关资料及请教有关资深学者（对此深表感谢），加之深入了解国内外同类变频器，反复比较论证，我们从性价比上选择了美国EMERSON公司出产的高性能矢量控制变频器-TD3000系列产品。TD3000系列变频器在性能上完全符合B2010A型龙门刨床拖动系统的要求。它通过对交流电机磁通电流和转矩电流的解耦控制，实现了转矩的快速响应和准确控制，能以很高的控制精度进行宽范围的调速运行；而且我

34、们还采用了有速度传感器PG反馈矢量控制方式。根据我们在实际应用中确实感到TD3000矢量控制变频器稳定可靠，对于象龙门刨床这种从安全可靠性要求很高的大型设备，选用该矢量控制型变频器非常合适。TD3000系列变频器是美国EMERSON公司自主开发生产的高品质、多功能、低噪音的矢量控制通用变频器。具有电机参数自动调谐、零伺服控制、速度控制和转矩控制在线切换、转速跟踪、内置PLC、内置PID控制器、编码器和给定及反馈信号断线监测、掉载保护、内置PG接口、故障信号追忆、28种故障监控、丰富的I/O端子和多达十种的速度设定方式，能满足各类负荷对传动控制的要求。TD3000系列变频器的优越性能主要体现在：

35、有速度传感器矢量控制，调速范围为1：1000，稳态控制精度0.05%；低频启动转矩10-100rpm时,200%额定转矩；启动预励磁,加快矢量控制快速响应；动态转矩响应小于150ms；零伺服锁定功能,可以保持零速时150%的转矩输出;可靠的转矩限定，防止频繁跳闸；功能丰富的对话式操作面板，全系列LCD+LED显示中英文可选；参数的上传拷贝和下传复写功能；功能强大的后台调试监控软件，可通过内置RS485接口组网监控。电机、变频系统选型：1)主拖动：55KW交流变频电机，TD3000-4T0750G变频器；2)垂直刀架：1.5KW交流电机，TD1000-4T0022G变频器；3)左刀架：1.5KW

36、交流电机，TD1000-4T0022G变频器；4)右刀架：1.5KW交流电机，TD1000-4T0022G变频器5)主拖动制动单元：两台TDB-4C01-0300制动单元，两只10、10KW制动电阻。5.2.控制原理(1) 工作台主拖动用EMERSON TD3000变频器驱动变频调速电机,电机为中科院研制生产。该电机采用AUTOCAD辅助设计，充分考虑了正弦脉宽调制技术和矢量控制变频器的特点，低频时转速平稳，无爬行现象，恒力矩调速范围宽，代替A-G-M系统机组实现无级调速。由于我们针对的山东煤矿莱芜机械厂B2010A型龙门刨床，机械上基本上不动,没有增加铣削功能,如果横梁垂直刀架机械刚性足，可

37、以在机械上改造,配刨、铣变速箱来实现铣削功能。通过调试实现了机械刨削速度范围3-80米/分，无级调速；速度还可降至1米/分左右，进行磨削加工。(2) 工作台换向采用制动单元及制动电阻，制动速度快，从应用来看，TD3000变频器在频繁换向过程中速度降低快，动力制动迅速，由于换向时工作时间短，为抑制泵升电压，采用了制动电阻进行能量释放。(3) 电气控制系统采用由我们莱芜凤普自控有限公司自行研制的XH-120PLC可编程控制器来实现对主拖动变频器及整个机床的电气控制。优点是控功能强、速度快、易维护、便于改变程序。并且根据工艺情况编制故障，面板显示运行状态、查找故障点简单。(4) 工作台的减速、换向控

38、制采用龙门刨床高可靠性电子组合开关，无机械磨损、寿命长、无故障工作时间在一万小时以上，全密封、无维修、可防止使用中铁屑引起误动作。5.3、龙门刨床简要电气.控制框图 (如图三) 第六章EMERSON变频器的特性应用我们在调试变频器过程中，重点针对工作台频繁换向、快速响应等问题对于变频器参数作了调整，仅举几例加以说明。6.1、注意变频器与电机的自调谐过程在选择矢量控制方式第一次运行前，一定要进行电机的自动调谐工作，以便获得被控电机的准确电气参数。这种过程相当于对负载电动机自动地进行一次“等效电路参数测定实验” ，力求达到精确矢量控制。 6.2、避免爬行我们知道由于加工切削量不同、 工件重量不等、

39、行程不一、高速运行等严重恶劣条件造成在运动中工作台惯性大，势必会在减速与反向过程中会向原方向作一定距离的惯性运动。所以认真调整TD3000变频器的有关参数，一定要准确控制加减速时间及制动的投入方式，否则将会出现越位等故障。6.3、换向运行的快速响应应用TD3000变频器在工作台拖动换向上要精心调整转速调节器，使之适应工作要求，当比例增益P和积分时间I参数选取不当时，可能会在系统中产生振荡或产生减速过电压故障。这一点需要根据实际情况来调整。6.4、使电机获得更好的起动性能我们在调试过程中，将电机预励磁功能参数作了调整，起动方式、起动频率、正反转死区、脉冲编码器等参数作了调整，使之具有更好的响应速

40、度 第七章常见故障及检修流程维修中需要关注的元器件（部件）有：接触器，直流继电器 JS，油压继电器 Je，中间继电器 JI，两只 Q继电器，两只 H继电器，中间继电器 J，行程开关 Q-HX、H-HX，速度调节器 R-Q、R-H。维修中需要测试电压的关键点有：B1-K，H2-K，1，2，101，102，107，102，115，102， 125，102，139，102，220，210，200，0III1。常见故障故障现象：点动或自动工作台都不能移动。检查处理：用万用表 250VAC档测107与102间的电压，无电压；再测 105与102间的电压，测得 120V；切断电源，打开操纵箱检查，拆去停止

41、按钮 10A上的107线，用万用表电阻档 RX1测按钮的常闭触点，不通；按动按钮，时通时断；更换按钮，故障排除。故障现象：点动或自动工作台不能前进，但能后退。检查处理：先检查点动，按下点动按钮，检查继电器 Q有没有吸。看到两个 Q继电器中，只有一个吸合，另一个不动。用万用表 250VAC档测115与102间的电压，有 120V。切断电源，拆去不吸那只继电器线圈上的115连线，用万用表电阻档 RX100测其线圈电阻，显示“”。取下继电器拆开，见线圈连线已断，用烙铁焊接后装上。故障排除。故障现象：工作台减速不明显，并有继电器发出的“吱吱”声。检查处理：检查“吱吱”声的来源，估计是减速继电器 J发出

42、的。更换后故障消失。故障现象：工作台换向时有明显的撞击声。检查处理：检查减速行程开关，及换向行程开关；并作适当调整。检修流程由于实际生产中出现的故障五花八门，下面提供的检查流程只是一种思路方法，仅供参考。机组不能起动的检查流程见图 工作台不能点动的检查流程见图 工作台不能循环工作的检查流程见图 工作台不能换向的检查流程：继电器 1Q或 1H在换向时是否吸合 H-HX1、2或Q-HX1、2触点及连线 挡铁。 工作台不能减速的检查流程见图 结 论作为即将毕业的我们，熟知实训的重要性！我们学校的宗旨手脑并用，双手万能。将所学的理论知识用于实践，就是我们最大的收获。五周时间很快就过去了，关于B2010

43、A型龙门刨的电气控制，电机调速方面的实训已经结束，在此次实训中我们完成了从资料收集、确定方案、计划制定、电路图设计、现场勘察、检查和评估等一系列任务，实现了B2010A型龙门刨的原理与操作，以及爱默生变频器的认识，颠覆了原有学习的三菱变频器和西门子变频器的技术要求。实训期间遇到一些疑难，及时向老师咨询。在赵老师的带领下，即巩固了大一，大二所学的理论知识，又学到了新的知识。为以后走上实习单位，奠定了良好的理论基础。每一位同学都按老师的要求，一步一步完成自己的任务，分组实训，既有竞争，又有合作！最后大家都圆满地完成了本次实训。用一词概括本次实训受益匪浅。 致 谢本综合实训项目是在赵家才老师的悉心指导下完成的，他对本次实训工作倾注了大